Image default
Aarde Cosmos Geologie Geschiedenis Klimaat Onderwijs Paleontologie Samenleving telex

VUB-wetenschapper ontcijfert 450 miljoen jaar oude astronomische cycli aan de hand van muziektheorie

Frans Steenhoudt

De aarde draait rond de zon in een baan die varieert tussen een bijna perfecte cirkel en een elips, de richting van de aardas verandert doorheen de tijd en de hoek van de aardas tegenover de zon is niet constant. Elk van die fenomenen speelt een rol in het klimaat op aarde, waarbij die verschillende cyclische bewegingen met elkaar doorheen de geschiedenis van de planeet kunnen interageren. Voor zijn doctoraat ontwikkelde Matthias Sinnesael (VUB-UGent) een originele en precieze methode om al die cyclussen weer uit elkaar te halen, een methode die ook wordt gebruikt bij de analyse van muziek.

Sinnesael onderzocht voor zijn doctoraat oude Canadese gesteenten die gevormd zijn tijdens het Ordovicium, een geologisch tijdperk tussen 485 en 444 miljoen jaar geleden. De CO2-concentraties in de atmosfeer waren toen vele malen hoger dan vandaag en er kwam op de continenten zo goed als geen vegetatie voor. Het grootste deel van het ontwikkelde leven vertoefde nog in de oceanen. Vrijwel alle landmassa’s bevonden zich in de zuidelijke hemisfeer en één gigantische oceaan bedekte het noordelijk halfrond. Tijdens het Ordovicium evolueerde het klimaat van zeer warm naar zeer koud, wat leidde tot heuse ijstijden.

“De gesteenten zijn de laatste materiële getuigen van het klimaat dat toen op de planeet heerste”, zegt Sinnensael. “Het zijn de enige natuurlijke archieven die ons toelaten het klimaat van heel lang geleden te bestuderen. Andere klimaatarchieven, zoals bomen, ijs, veenafzettingen, stalagmieten, blijven niet lang genoeg bestaan. Ook de astronmische cycli worden vastgelegd in de gesteenten. Die cycli zijn verantwoordelijk voor de wisselende zonne-energie die de aarde bereikt, waardoor het klimaat fundamenteel kan veranderen. Die klimaatschommelingen kan je zien in de samenstelling van de gesteenten. Simpel gezegd komt het hier op neer: als het bijvoorbeeld op een bepaalde plaats natter wordt kunnen meer sedimenten vanop het land via de rivieren naar de zee worden afgevoerd, als het droger wordt zal meer woestijnstof de atmosfeer worden ingeblazen, dat dan ergens anders neerslaat. Al die afzettingen worden dan in een proces van miljoenen jaren gesteenten, waarmee we dan vandaag de klimaatgeschiedenis weer kunnen reconstrueren.”

Het grote probleem bij die reconstructie is de factor tijd. Geologen zijn meestal al zeer gelukkig als ze de vorming van deze of gene rotsformatie zo ver terug in de tijd kunnen vastleggen met een foutenmarge van enkele miljoenen jaren. Daardoor wordt ook de klimatologische geschiedenis van de aarde een erg wankel gegeven. “Door op de astronomische cycli een technologie los te laten die ook gebruikt wordt voor de analyse van geluid, kunnen we de precisie waarmee we sommige klimatologische gebeurtenissen in de tijd situeren veel groter maken”, zegt Sinnesael. “Muziek is een opeenstapeling van tonen met elk hun amplitude en frequentie, die met elkaar interfereren. Eigenlijk zijn astronomsche cycli niet veel anders, maar dan met heel lage frequenties en verschillende amplitudes.”

Voor zijn onderzoek werkte Sinnesael nauw samen met de VUB-onderzoeksgroep Fundamental Electricity and Instrumentation (ELEC) onder leiding van prof. Johan Schoukens. Algoritmes, oorspronkelijk ontwikkeld om muzieksignalen te analyseren, werden aangepast aan de geologische context. De interdisciplinaire denkoefening leidde tot het herkennen en ‘vertalen’ van de geologische data en mondde uit in een gedetailleerde klimatologische sequentie. “We gaan het onderzoek nu verder verfijnen in samenwerking met prof. Mirolslav Zivanovic van de Universidad Pública de Navarra in Pamplona.”

De resultaten van de analyses zijn veelbelovend. Ze leverden tijdschalen voor het Ordovicium op met een tot nu ongekende precisie van enkele duizenden jaren, die een beter inzicht mogelijk maken in de oorzaken, timing en duur van klimaatveranderingen gedurende dat geologische tijdperk. Preciezere tijdschalen zijn ook voor het testen van klimaatmoddellen op lange termijn. De methode van Sinnesael kan gebruikt worden om deze lange tijdschalen te verfijnen.

(Foto en beeldmateriaal Matthias Sinnesael-VUB)

VRT en RTBf rapporteren anders over Brussel

frans

Kankercellen stockeren lipiden als energiebron voor de vorming van metastasen

Christian Du Brulle

Grote gezondheidsenquête moet Coronagedrag van Belgen in kaart brengen

frans